基于森林资源二类调查数据的大冶市森林植被碳储量和碳密度测算

付甜　杨佳伟　陈明震　漆小兵　胡定邦　王晓荣　曾照波

摘要：森林通过吸收大气中的二氧化碳固定到碳库中，在“双碳”目标中起着碳中和的重要作用。本研究基于大冶市2019年林业资源二类调查小班数据，采用材积源生物量法对大冶市森林资源的植被碳储量和碳密度进行测算，结果表明：大冶市现有森林植被碳储量114.36×10⁴t，平均植被碳密度为23.66 t·hm^-2；碳储量较高的区域主要集中分布在大冶南部山区，灌木林碳储量占比最高，其次为马尾松林；马尾松林的平均植被碳密度最高，达到35.64 t·hm^-2。该测算结果可为大冶市实现“双碳”目标以及森林资源的科学管理提供数据基础和决策依据。

关键词：二类调查；森林植被；碳储量；碳密度

中图分类号：S753.3文献标识码：A文章编号：1004-3020（2023）03-0001-06

Carbon Storage and Densityestimate of Forest Vegetation in Daye Based on Forest Resource Inventory Data

Fu Tian Yang Jiawei Chen Mingzhen Qi Xiaobing Hu Dingbang Wang Xiaorong Zeng Zhaobo

（1.Hubei Academy of ForestryWuhan430075；2.Forest Ecosystem Positioning Research Station of Daba MountainShiyan442200；

3.Natural Resources and Planning Bureau of DayeHuangshi435100；4.Jiuhuashan Forest Farm of ZhushanShiyan442200）

Abstract：Forest plays an important role in the “carbon peak，carbon neutral” goal by absorbing carbon dioxide from the atmosphere and fixing it into the carbon pool.In this study，the vegetation carbon storage and carbon density of the forest resources in Daye City were calculated using the volumn to biomass method based on the forest resource inventory data in 2019.The results showed that the carbon storage of existing forest in Daye was 114.36×10⁴t，and the average vegetation carbon density was 23.66 t·hm^-2.The areas with higher carbon storage were mainly distributed in the southern mountain area of Daye，and the shrub forest had the highest carbon storage，followed by Pinus massoniana forest.The average vegetation carbon density of P.massoniana forest was the highest，reaching 35.64 t·hm^-2.The measurement results can provide data basis and decision-making basis for the realization of the “carbon peak，carbon neutral” goal and the scientific management of forest resources in Daye City.

Key words：forest resource inventory；forest vegetation；carbon storage；carbon density

引言

森林主要通過光合作用将大气中的二氧化碳以有机物的形式固定到植物体和土壤中，在一定时期内起到减少温室气体积累的作用，因此在温室气体减排中扮演着重要的角色［1］。森林生态系统是陆地生态系统的最大碳库，储存了约1万亿t有机碳，占整个陆地生态系统的2/3以上［2，3］。在多次IPCC报告以及中国自主贡献目标中，均将增加森林植被面积和蓄积作为一种重要的增汇措施。监测森林碳储量和碳密度的大小及其空间分布，对于理解陆地碳循环过程和不同区域的碳源/碳汇格局均具有重要意义［4］。大冶市拥有丰富的矿产资源，是全国县域经济百强县市，但也面临着能源消耗过大、环境破坏、资源枯竭等问题。近些年，大冶在造林绿化、矿山修复等方面做了大量工作，积极寻求“两山”转化的新路径。在国家大力开展生态文明建设和努力实现“双碳”目标的大背景下，大冶市森林资源的固碳能力既可以在碳中和中发挥一定的作用，也能为今后的“两山”转化提供一个新渠道。准确估算区域森林碳储量及其固碳特征，能为评价该地区森林碳汇功能提供数据基础，也能为“双碳”目标背景下的林业发展规划提供决策依据。

1材料与方法

1.1研究区概况

大冶市位于长江中游南岸，湖北省东南部，地处幕阜山北麓，东北濒临长江，地理位置为东经114°31′33″～115°10′38″，北纬29°51′16″～30°19′41″。大部分区域海拔120～200 m。地形分布是南山北丘东西湖，南高北低东西平。属亚热带大陆性季风气候，年平均气温16.9 ℃，极端最高气温40.1 ℃，极端最低气温-10 ℃，年均无霜期261 d，年均降水量为1 385.8 mm。全市乔灌木树种共有87科215属392种，其中属被子植物门的272种，属裸子植物门的120种。天然林的主要树种有马尾松Pinus massoniana、枫香树Liquidambar formosana、栎类、其他软阔、其他硬阔。全市森林按植被类型划分，南部属鄂南丘陵青冈Quercus glauca、槠栲类植被区，北部属江汉平原栽培植被、水生植被区。主要原生植被有马尾松针叶林、常绿栎类阔叶林、软阔落叶阔叶林、针阔混交林等。

1.2数据来源

基础数据来源于2019年大冶市第五次森林资源二类调查成果数据库。森林资源二类调查每10年开展1次，采用调查时间节点的高分辨率卫星影像图在GIS系统中根据小班区划条件进行内业区划，主要调查因子包括地类、优势树种、起源、林分年龄等小班因子和胸径、树高、断面积等测树因子，主要查清各类森林面积和森林蓄积量。大冶市2019年二类调查共完成11个乡镇、5个街道办事处、2个国有林场、1个国有农场、2个湖泊管理处的森林资源调查。区划林班411个，小班45 825个。全市国土总面积155 466.36 hm²，林地面积58 066.72 hm²，森林面积47 698.95 hm²，活立木蓄积175.63万m³。森林资源主要分布在南部山区，其次是中部丘陵和东北部的黄荆山脉周围乡镇，其他地区则多呈零星分布。

1.3测算方法

森林碳储量包括植被碳储量和土壤碳储量两个部分。植被碳储量的测算方法一般是基于生物量换算，如样地实测法、材积源生物量法（BEF）［5］。样地实测法通过样地实测直接获得生物量和土壤碳储量数据，累加得到森林生态系统碳储量。由于森林的生物量与其自身的蓄积量、林龄等生物学特性之间存在密切的关系，奠定了生物量与蓄积量模型估算生物量参数的理论基础。材积源生物量法（BEF）则利用森林生物量与蓄积量的函数关系推算森林生物量的方法［6］。依据行业标准《森林生态系统碳储量计量指南》（LY/T 2988-2018）［7］，在大冶市现有资源数据条件下，本测算采用材积源生物量法，蓄积量与生物量的转换参数选用标准中的参数。森林碳库包括地上部分、地下部分、枯落物、枯死木和土壤碳库。森林地上部分碳库在植被碳库中占比相对较大，包括地上乔木层、灌木层、草本层、凋落物层和枯死木，其他部分碳库如乔木层地下部分碳库可根据与地上部分的相关关系获得，灌木层、草本层和凋落物层等采用国家温室气体排放清单编制指南中的林业参数。森林资源二类清查一般不对土壤和枯死木进行调查，大冶也未开展过土壤碳的专项调查，缺乏计量土壤碳储量和枯死木生物量的基础条件。因此，本研究主要估测森林生态系统的植被碳储量（包括乔木层、灌木层、草本层和凋落物层），不考虑土壤碳库及枯死木碳库。

1.3.1乔木林碳储量

（1）乔木层

（2）灌木层

（3）草本层

（4）枯落物

1.3.2经济林、灌木林、竹林碳储量

2结果与分析

2.1森林植被碳储量和碳密度的地理分布

根据对大冶现有森林资源的统计以及测算分析，2019年森林资源全面清查时，大冶市森林蓄积量为174.63万m³，乔木林地单位面积蓄积量达到65.73 m³·hm^-2。全市森林植被总碳储量（包括乔木林地、灌木林地和竹林地）为114.36×10⁴t。其中，森林面积较大的灵乡镇植被碳储量为全市最高，达到22.58×10⁴t；其后是殷祖镇、刘仁八镇、金牛镇、金湖街道办事处、陈贵镇，植被碳储量分别达到17.03×10⁴、11.04×10⁴、10.84×10⁴、9.41×10⁴t和8.81×10⁴t。以上6个乡镇街道的碳储量之和在全市植被碳储量的占比达到70%，可见大冶市的森林资源相对比较集中（图1、表1）。

全市森林植被平均碳密度即单位面积碳储量为23.66 t·hm^-2，其中黄坪山林场的碳密度最高，达到28.57 t·hm^-2，大冶湖的碳密度最低，仅为16.47 t·hm^-2。黄坪山林场、云台山林场、茗山乡、灵乡镇、东风街道办事处、金牛镇、汪仁镇和殷祖镇的森林植被碳密度要高于全市平均水平（表1）。

2.2优势树种（组）的植被碳储量和碳密度分配

大冶市森林植被碳储量占比最大的是灌木林和马尾松林，其碳储量分别达到20.92×10⁴t和19.45×10⁴t，竹林碳储量占比也较高，达到16.95×10⁴t。乔木林中除馬尾松林外，阔叶混交林、针阔混交林和枫香林的碳储量都达到10×10⁴t以上，以上6种森林类型的植被碳储量之和就已占全市森林植被碳储量的81.5%。重点做好这几种森林类型的经营管理，有助于稳定和提升大冶市森林碳汇能力。

从乔木林植被碳储量的龄组分配来看，大冶市森林的幼龄林和中龄林占比较大，分别达到31.54×10⁴t和29.62×10⁴t，两者之和几乎占到全市森林植被碳储量的一半。幼龄林中，阔叶混交林、枫香的碳储量相对更高，分别为7.11×10⁴t和6.29×10⁴t。中龄林种，马尾松的植被碳储量以11.51×10⁴t占据首位，其次是针阔混交林6.88×10⁴t。除软阔林外，各乔木树种的近、成、过熟林的植被碳储量占比均不高（表2）。

植被碳储量能大致反映当地植被的生长情况，不同树种不同龄组的植被碳密度能更直观地展示各树种的生长差异和碳汇能力。由表3可见，大冶市乔木林中，马尾松林的平均植被碳密度最高，达到35.64 t·hm^-2，其次是针阔混交林、针叶混交林和枫香林，以上4种乔木林的平均碳密度均超过30 t·hm^-2，樟类、硬阔其他、杉木、阔叶混交林的平均碳密度相差不大，在24.64～27.75 t·hm^-2之间，均超过全市森林植被平均碳密度水平。柏木类和软阔类的平均碳密度则相对较低，分别只为8.92 t·hm^-2和18.06 t·hm^-2。在大冶市森林中占主导地位的幼、中龄林中，还是以马尾松类、针阔混交林、针叶混交林和枫香林的生长优势更明显。

从图2可以看出，大部分针叶类的优势树种组的植被碳密度从幼龄到近熟阶段是持续增高的，而从成熟开始就基本持平并有了下降趋势，这也符合一般林分的生长规律；阔叶林生长速率则一直较为稳定，植被碳密度随林龄增长呈持续升高趋势。

3结论与讨论

本研究采用材积源生物量法测算大冶市森林资源植被碳储量，具体包括乔木固碳量，林下植被固碳量（灌草层和凋落物层），竹林和灌木林固碳量，并对其地理分布和树种分配情况展开分析。主要结论如下：

（1）大冶市森林植被碳储量分布较为集中。截至2019年，大冶市森林植被碳储量114.36×10⁴t，其中，70%的碳储量分布在大冶南部山地；灌木林面积在本地林地面积中的占比接近一半，故其碳储量在总碳储量中的比重最大，其次才是马尾松林；乔木林的总植被碳储量有80%来自幼龄林和中龄林。

（2）大冶市各乡镇森林植被平均碳密度差异不大，不同优势树种的森林类型间的植被碳密度差异较明显。大冶市整体的森林植被碳密度为23.66 t·hm^-2，马尾松林的平均植被碳密度是所有植被类型中最高的，达到35.64 t·hm^-2；灌木林的平均植被碳密度最低，仅为12.02 t·hm^-2。

总的来说，大冶市森林资源分布集中，乔木林也以中幼林为主，还处在茂盛生长阶段，森林碳储量的增长即森林碳汇具有较大的潜力。但是林地中灌木林占比太大，也存在林分类型较单一、各乡镇间发展不均等问题。在林地资源有限，立地条件约束的情况下，森林碳储量和碳汇量的增加只能依靠低效林改造、精准质量提升等，提高整体经营管理水平，注重森林抚育，科学保护和利用，从根本上改善林分质量，增加森林蓄积量，从而达到扩大森林碳储量增长的目的。另一方面，森林土壤碳储量约占森林生态系统碳储量的三分之二。通常情况下，由非森林转变成森林，或地上生物量和凋落物的增加都会增加其土壤的碳含量［8］。目前，大冶

森林土壤碳储量究竟有多大、固碳能力如何尚不确定，今后若要摸清森林生态系统总碳储量还需进一步开展土壤碳调查及其碳汇监测研究。

参考文献

［1］文秘网.森林生态系统的碳储量［EB/OL］.（2022-10-24）［2022-12-01］.https：//www.wenmi.com/article/pzutda05eq27.html.

［2］杨晓菲，鲁绍伟，饶良懿，等.中国森林生态系统碳储量及其影响因素研究进展［J］.西北林学院学报，2011，26（3）：73-78.

［3］王晓荣，张家来，庞宏东，等.湖北省森林生态系统碳储量及碳密度特征［J］.中南林业科技大学学报，2015，35（10）：93-100.

［4］李奇，朱建華，冯源，等.中国森林乔木林碳储量及其固碳潜力预测［J］.气候变化研究进展，2018，14（3）：287-294.

［5］顾凯平，张坤，张丽霞.森林碳汇计量方法的研究［J］.南京林业大学学报（自然科学版），2008（5）：105-109.

［6］方精云，陈安平，赵淑清，等．中国森林生物量的估算：对Fang等science一文（Science，2001，291：2320～2322）的若干说明［J］．植物生态学报，2002，26（2）：243-249．

［7］国家林业和草原局.森林生态系统碳储量计量指南（LY/T 2988-2018）［EB/OL］.（2018-12-29）［2022-12-01］.https：//www.renrendoc.com/paper/240557343.html.

［8］刘金山，张万林，杨传金，等．森林碳库及碳汇监测概述［J］．中南林业调查规划，2012.，31（1）：61-65.

（编校：唐岚）